实现内外参考时钟自动控制选择功能的电路结构及其方法与流程

本发明涉及通用仪器仪表领域，尤其涉及内外参考选择电路领域，具体是指一种实现内外参考时钟自动控制选择功能的电路结构及其方法。

背景技术：

在通用仪器仪表行业，内外参考时钟是标准配置的电路。内部时钟由仪器内部产生，如果没有外部时钟接入，采用本地内部时钟。一般为了实现不同仪器的时钟同步，或者提高仪器相位噪声，可以用指标较好的时钟作为参考时钟，或者外部参考信号输入，或者本地参考信号输出。

目前内外参考选择电路主要由两种方案，一种是锁相环的方案和一种是开关控制的方案。

锁相环方案是外部参考信号输入锁相电路，利用内、外参考两个信号的相位误差，通过鉴相器进行鉴相，实现输出信号对输入信号的锁定和跟踪，从而实现时钟同步。

但是此方案电路复杂，输入信号功率要求较高，灵活性不足。

开关控制方案是由上位机通过控制开关通道，选择内、外参考。

此方案有不能自动识别参考信号，并且参考信号输入功率要与内参考信号相同。

技术实现要素：

本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种基于自动电平判断电路实现对参考信号的自动增益控制、实现内外参考信号的自动识别切换、满足灵活性、效率高、成本低的实现内外参考时钟自动控制选择功能的电路结构及其方法。

为了实现上述目的，本发明的实现内外参考时钟自动控制选择功能的电路结构及其方法如下：

该实现内外参考时钟自动控制选择功能的电路结构，其主要特点是，所述的电路结构包括：

功率检测电路模块，用于检测外参考输入信号，并判断外参考输入电平；

电平比较控制电路模块，输入端与所述的功率检测电路模块的输出端相连接，用于接收外参考信号功率电平以及进行内外参考切换；

可控增益电路模块，输入端与所述的电平比较控制电路模块的输出端相连接，用于对外参考信号进行衰减或增益；

开关电路模块，输入端与所述的电平比较控制电路模块的输出端相连接，用于切换内、外参考信号通道；

参考输出使能电路模块，输入端与所述的电平比较控制电路模块的输出端相连接，用于在选择内参考电路时对外输出内参考信号，在选择外参考信号时禁止输出输出信号。

较佳地，所述的功率检测电路模块通过模拟数字转换器采样电平值，并将模拟信号转换为数字信号发送至电平比较控制电路模块。

较佳地，所述的电平比较控制电路模块由现场可编程门阵列组成。

较佳地，所述的电平比较控制电路模块接收外参考信号功率电平，与上位机设定的电平门限值进行比较，根据比较值判断是否进行内外参考切换，选择外参考时控制可控增益电路，并对外参考信号输入通道增益进行控制，并且发出参考状态指示信号给上位机，表明当前内外参考电路参考时钟状态。

该基于上述电路结构实现内外参考时钟自动控制选择功能的方法，其主要特点是，在外参考信号输入端口有信号输入时，所述的方法包括以下步骤：

(1-1)通过功率检测电路模块对输入的外参考信号进行功率检测，并将检测到的功率进行模数转换并发送至电平比较控制电路模块；

(1-2)电平比较控制电路模块读取功率检测电路模块输入的功率值，与上位机设定功率门限值进行比较，判断是否高于最大安全输入电平，如果是，则禁止输入；否则没有外参考信号输入；

(1-3)生成可控增益通道增益查找表，可控增益电路模块根据检测到的输入电平对照查找表进行控制；

(1-4)电平比较控制电路模块控制开关电路，切换至外参考输入通道，仪器整机使用外参考信号作为整机参考时钟；

(1-5)电平比较控制电路模块将参考状态指示信号变更为外参考状态，电平比较控制电路模块控制参考输出使能电路，禁止输出内参考信号。

较佳地，在外参考信号输入端口无信号输入时，所述的方法包括以下步骤：

(2-1)电平比较控制电路模块读取功率检测电路模块输入的功率值，一直小于最小输入电平，整机一直处于内参考状态；

(2)电平比较控制电路模块将参考状态指示信号显示为内参考状态；

(3)电平比较控制电路模块控制参考输出使能电路，将内参考信号通过内参考输出信号端口输出。

采用了本发明的实现内外参考时钟自动控制选择功能的电路结构及其方法，实现了内、外参考时钟信号的自动切换以及自动增益控制，本发明的结构简单；本发明的成本较低，避免因为输入信号功率要求较高而导致灵活性不足；本发明能实现内、外参考时钟的自动切换；本发明自动增益控制外参考时钟输入。

附图说明

图1为本发明的实现内外参考时钟自动控制选择功能的电路结构的电路图。

具体实施方式

为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。

本发明的该实现内外参考时钟自动控制选择功能的电路结构，其中包括：

该实现内外参考时钟自动控制选择功能的电路结构，其主要特点是，所述的电路结构包括：

功率检测电路模块，用于检测外参考输入信号，并判断外参考输入电平；

电平比较控制电路模块，输入端与所述的功率检测电路模块的输出端相连接，用于接收外参考信号功率电平以及进行内外参考切换；

可控增益电路模块，输入端与所述的电平比较控制电路模块的输出端相连接，用于对外参考信号进行衰减或增益；

开关电路模块，输入端与所述的电平比较控制电路模块的输出端相连接，用于切换内、外参考信号通道；

参考输出使能电路模块，输入端与所述的电平比较控制电路模块的输出端相连接，用于在选择内参考电路时对外输出内参考信号，在选择外参考信号时禁止输出输出信号。

作为本发明的优选实施方式，所述的功率检测电路模块通过模拟数字转换器采样电平值，并将模拟信号转换为数字信号发送至电平比较控制电路模块。

作为本发明的优选实施方式，所述的电平比较控制电路模块由现场可编程门阵列组成。

作为本发明的优选实施方式，所述的电平比较控制电路模块接收外参考信号功率电平，与上位机设定的电平门限值进行比较，根据比较值判断是否进行内外参考切换，选择外参考时控制可控增益电路，并对外参考信号输入通道增益进行控制，并且发出参考状态指示信号给上位机，表明当前内外参考电路参考时钟状态。

本发明的该基于上述电路结构实现内外参考时钟自动控制选择功能的方法，在外参考信号输入端口有信号输入时，其中包括以下步骤：

(1-1)通过功率检测电路模块对输入的外参考信号进行功率检测，并将检测到的功率进行模数转换并发送至电平比较控制电路模块；

(1-2)电平比较控制电路模块读取功率检测电路模块输入的功率值，与上位机设定功率门限值进行比较，判断是否高于最大安全输入电平，如果是，则禁止输入；否则没有外参考信号输入；

(1-3)生成可控增益通道增益查找表，可控增益电路模块根据检测到的输入电平对照查找表进行控制；

(1-4)电平比较控制电路模块控制开关电路，切换至外参考输入通道，仪器整机使用外参考信号作为整机参考时钟；

(1-5)电平比较控制电路模块将参考状态指示信号变更为外参考状态，电平比较控制电路模块控制参考输出使能电路，禁止输出内参考信号。

在外参考信号输入端口无信号输入时，所述的方法包括以下步骤：

(2-1)电平比较控制电路模块读取功率检测电路模块输入的功率值，一直小于最小输入电平，整机一直处于内参考状态；

(2)电平比较控制电路模块将参考状态指示信号显示为内参考状态；

(3)电平比较控制电路模块控制参考输出使能电路，将内参考信号通过内参考输出信号端口输出。

本发明的具体实施方式中，如说明书附图1所示，本发明分为5个部分：

功率检测电路：检测外参考输入信号，判断外参考输入电平，电平值通过adc(模拟数字转换器)采样，将模拟信号转换为数字信号发送给电平比较控制电路

电平比较控制电路：由fpga(现场可编程门阵列)组成，接收功率检测电路发送过来的外参考信号功率电平，与上位机设定的电平门限值进行比较，根据比较值判断是否进行内外参考切换，如果选择外参考，同时控制可控增益电路，对外参考信号输入通道增益进行控制。并且发出参考状态指示信号给上位机，表明当前内外参考电路参考时钟状态

可控增益电路：对外参考信号进行衰减或增益，由电平比较控制电路发出的控制信号对通道增益进行控制

开关电路：内、外参考信号通道切换电路，由电平比较控制电路进行控制

参考输出使能电路：当选择内参考电路时，将内参考信号对外输出，当选择外参考信号时，此输出信号禁止输出

本发明的基于上述电路结构实现内外参考时钟自动控制选择功能的方法，其中，包括以下步骤：

1.1外参考信号输入端口有信号输入

(1)通过功率检测电路对输入的外参考信号进行功率检测，并将检测到的功率进行模数转换并发给电平比较控制电路；

(2)电平比较控制电路读取功率检测电路输入的功率值，与上位机设定功率门限值进行比较。高于最大安全输入电平，为了保护电路，不允许输入。低于最小输入电平，认为没有外参考信号输入；

(3)外参考输入信号电平在最大安全输入电平与最小安全输入电平之间时，按照一定的算法生成可控增益通道增益查找表，根据检测到的输入电平对照查找表，对外参考可控增益电路进行控制；

(4)电平比较控制电路控制开关电路，切换到外参考输入通道，仪器整机使用外参考信号作为整机参考时钟；

(5)电平比较控制电路将参考状态指示信号变更为外参考状态；

(6)电平比较控制电路控制参考输出使能电路，内参考信号禁止输出。内参考输出信号无信号输出。

1.2外参考信号输入端口无信号输入

(1)电平比较控制电路读取功率检测电路输入的功率值一直小于最小输入电平，整机一直处于内参考状态；

(2)电平比较控制电路将参考状态指示信号显示为内参考状态；

(3)电平比较控制电路控制参考输出使能电路，将内参考信号通过内参考输出信号端口输出。

采用了本发明的实现内外参考时钟自动控制选择功能的电路结构及其方法，实现内、外参考时钟信号的自动切换以及自动增益控制，本发明的结构简单；本发明的成本较低，避免因为输入信号功率要求较高而导致灵活性不足；本发明能实现内、外参考时钟的自动切换；本发明自动增益控制外参考时钟输入。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。